《電子技術(shù)應(yīng)用》
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如何理解FIT和MTBF

2021-08-24
作者:英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部大中華區(qū)應(yīng)用工程師 周利偉
來(lái)源:英飛凌
關(guān)鍵詞: FIT MTBF 英飛凌

  在我們的日常工作中,,經(jīng)常會(huì)碰到器件失效或系統(tǒng)故障,這時(shí)為了清楚界定失效事件的嚴(yán)重性,就需要定量的來(lái)描述具體的失效率,,這就需要用專業(yè)的術(shù)語(yǔ)來(lái)溝通,,而有的工程師喜歡談FIT,,有的工程師喜歡談MTBF,,其實(shí)這兩個(gè)概念所描述的主體是不一樣的,因此有必要在此簡(jiǎn)析一下,。

  FIT,,是英文Failures In Time的縮寫,從其字面意思可知,,它是以時(shí)間維度來(lái)表述失效率的,,實(shí)際上它是描述“器件”失效率或故障率的單位,。故障率(λ)是指正常工作的n個(gè)器件在運(yùn)行一定時(shí)間t之后,其中喪失其規(guī)定的功能的r個(gè)器件所占的比例,,公式表述為:

圖1:器件故障率公式.png

  這里λ的單位即是fit,,定義是在109h(小時(shí)) 內(nèi),出現(xiàn)一次故障即為1fit,。因此,,如果某個(gè)器件失效率為100fit,則平均預(yù)期可安全工作107小時(shí),。

  舉例來(lái)講,,如果測(cè)試某批次的器件,被測(cè)器件共4000個(gè),,在工作了5000小時(shí)后出現(xiàn)了2個(gè)器件失效,,則該器件的失效率λ為:

圖2:器件的失效率λ的計(jì)算.png

  MTBF,是英文Mean Time Between Failures的縮寫,,即平均無(wú)故障時(shí)間,,是指設(shè)備從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間,是衡量一個(gè)“設(shè)備”的可靠性指標(biāo)(僅用于發(fā)生故障經(jīng)修理或更換器件能繼續(xù)工作的設(shè)備或系統(tǒng)),,單位為“小時(shí)”,。具體來(lái)說(shuō),是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間,,也稱為平均故障間隔,,它僅適用于可維修設(shè)備或系統(tǒng),同時(shí)也可表述為設(shè)備或系統(tǒng)在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)的比值為MTBF,。

  假定某個(gè)設(shè)備由i個(gè)器件構(gòu)成,,而這些器件分別對(duì)應(yīng)的失效率為λi,則該設(shè)備的MTBF用公式計(jì)算為:

圖3:MTBF的計(jì)算公式.png

  簡(jiǎn)單舉例來(lái)講,,如果一個(gè)系統(tǒng)由50個(gè)器件組成,,每個(gè)器件的失效率均為250fit,則該系統(tǒng)的MTBF為:1/(50*250fit)=80000h(小時(shí)),。

  進(jìn)而,,如果該系統(tǒng)平均每天運(yùn)行18h,每年運(yùn)行300天,,則該系統(tǒng)的安全壽命為:

  80000h/(300*18h)=14.8年,。

  下面,,我們來(lái)看一個(gè)更貼近實(shí)際應(yīng)用的某變流器MTBF的估算示例,,表中的器件對(duì)應(yīng)fit值均為假設(shè)或近似,只是為了說(shuō)明計(jì)算方法:

圖4:某變流器MTBF的估算示例表.png

  由上表中計(jì)算出系統(tǒng)整體失效率為5300fit,,假定其常年無(wú)休一直在運(yùn)行,,則其MTBF=10E9/5300/ (24x365)=21.5(年),,即該變頻器預(yù)期可安全運(yùn)行21.5年。

  綜上,,MTBF是用來(lái)描述系統(tǒng)或設(shè)備級(jí)別的故障間隔時(shí)間,,而FIT是用來(lái)描述某單一器件的失效率的單位。

  英飛凌為部分器件提供了FIT率報(bào)告,,登錄myInfineon,,在產(chǎn)品頁(yè)面下就可以查看。下面就是IKW40N120T2的報(bào)告,??梢钥吹剑@顆器件包含了IGBT和二極管芯片,,總的FIT率為單顆器件FIT相加,,僅為0.8,即器件平均預(yù)期可安全工作1.25*109小時(shí),,表征了器件非常好的可靠性,。

圖5:IKW40N120T2的報(bào)告.png




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